FI81634B - Foerfarande och anordning foer avkylning av mantelytan av valsarna i en kalander, speciellt en soft-kalander. - Google Patents

Description

81 634

Menetelmä ja laite kalenterin, erityisesti soft-kalanterin, telojen vaippapinnan jäähdyttämiseksi Förfarande och anordning för avkylning av mantelytan av valsarna i en kalander, speciellt en soft-kalander 5

Keksinnön kohteena on menetelmä kalenterin, erityisesti soft-kalanterin, telojen, sopivimmin pehmeiden telojen, vaippapinnan, etenkin paperiradan ulkopuolisilla alueilla lähellä telojen päätyjä, jäähdyttäisi-10 seksi.

Keksinnön kohteena on myös laite kalenterin, erityisesti soft-kalanterin telojen, sopivimmin pehmeiden telojen, vaippapinnan, etenkin paperiradan ulkopuolisilla alueilla lähellä telojen päätyjä, jäähdyttämi-15 seksi, joka laite käsittää aksiaalisuunnassa useita rinnakkaisia pai-neilmasuuttimia ja telaa muodoltaan myötäilevän seinämän.

Tärkeä paperin viimeistelyvaihe on sen kalanterointi, jolla vaikutetaan paperin pinnan slleyteen ja kiiltoon sekä paperin paksuuteen ja tiivey-20 teen. Kalanterointi tapahtuu johtamalla jatkuva paperiraina toisiaan vastaan vaikuttavien kalenteritelojen välisten puristus- eli nippikoh-tien kautta edelleen.

Ennestään tunnetusti paperin kalanterointi suoritetaan paperikoneeseen 25 välittömästi liittyvällä ns. konekalanterilla, jonka käsittelyä tarpeen vaatiessa täydennetään erillisessä ns. superkalanterissa suoritetulla superkalanteroinnilla, joka antaa paperille lisää kiiltoa.

Kalantereissa käytetyt telat ovat joko kovia tai elastisia teloja.

30 Kovilla teloilla tarkoitetaan tässä yhteydessä teloja, joiden vaipparaa-teriaali on esim. kokillivalua tai terästä ja joiden kova vaikutuspinta paperiin on sileäksi hiottu. Tavanomaisessa konekalanterissa on pelkästään kovia teloja ja niiden väliset nippikohdat ovat ns. kovia nippejä.

35 Elastisilla teloilla tarkoitetaan seuraavassa teloja, joiden vaikutus-pinta rainaan on joustavaa materiaalia. Tällaiset telat, joita käyte- 2 81634 tään superkalanterelssa, muodostavat kovien telojen kanssa ns. pehmeitä nippejä.

Elastisten telojen vaipan materiaalina käytetään yleisesti paperia, 5 jota on kerroksittain kiekkoina ladottu tela-akselille ja akselin suunnassa puristettu yhtenäiseksi, tiiviiksi ja varsin paksuksi telan päällysteeksi. Nykyisin käytetään myös erilaisia muoviperustaisia pinnoitteita, jotka ovat yleensä verraten ohuita, minkä ansiosta telan runko voidaan varustaa sisäpuolisin taipumakompensointilaittein ilman, että 10 telan läpimitta tulee kohtuuttoman suureksi.

Ennestään tunnetusti konekalanterointi voi tapahtua käsiteltävän paperin lajista ja sille asetetuista vaatimuksista riipuen myös yksinippi-selläkin, siis yhden telaparin muodostamalla kalenterilla. Tavallisim-15 min konekalanteri käsittää kuitenkin 4-8 telaa, jotka siis muodostavat 3...7 kovaa nippiä. Konekalanteroinnin tuloksena rainassa mahdollisesti olevat paksut kohdat tasataan ja rainalle saadaan tavoiteltu paksuus eli ns. kaliiperi.

20 Tunnetusti superkalanterilla, jossa on vain pehmeitä nippejä, pyritään yleensä rainan molemmille puolille saamaan yhtäläinen kiilto. Tämän vuoksi pehmeitä nippejä täytyy olla vähintään kaksi ja lisäksi yleensä niin järjestettynä, että rainan kumpikin puoli tulee olemaan yhtä monessa nipissä kovan telan pintaa vastassa, joka varsinaisesti antaa 25 rainalle kiiltoa. Erillisissä superkalantereissa on jopa 10 nippiparia. Superkalanteroinnin tuloksena rainalle saadaan yleensä sekä tasainen tiiveys että sileys.

Paperikoneen tuotannon tehostamiseksi on osoittautunut tarpeelliseksi 30 pyrkiä aikaansaamaan sellainen välittömästi paperikoneeseen liittyvä kalanteriyksikkö, jossa yhdistyvät sekä konekalanterin että superkalan-terin toiminnot. Tällaisia kalantereita on esitetty mm. Fl-patenttijul-kaisuissa n:ot 58 801, 62 874 ja 65 106.

35 Vaikka kone- ja superkalantereissa yleensä käytetään 8-10 nippiä, on havaittu, että vain kaksikin pehmeää nippiä voi antaa valmistettavalle 3 81634 paperille useimpiin tarkoituksiin riittävän kiillon ja sileyden ja/tai muut ominaisuudet. Tämä johtuu siitä, että paperikoneelta kalanteroin-tikäsittelyyn tuleva paperi on nykyisin sovellettavan rainanmuodostus-tekniikan ja siinä käytettävien säätöjärjestelmien ansiosta formaatiol-5 taan ja kuitujakautumaltaan yleensä huomattavasti tasaisempaa ja siten helpommin kalanteroitavaa kuin vielä esim. n. 20 vuoden takaisella tekniikalla valmistettu paperi. Myös se kehitys, joka on tapahtunut toisaalta joustavien pinnoitteiden materiaa'leissa ja toisaalta itse kiilloitettavan paperin pinnan ominaisuuksissa, joihin voidaan vaikut-10 taa "sivelemällä" paperin pintaan ohuelti jotakin sopivaa pastaa eli "kouttaamalla" puolivalmis raina esim. paperikoneen kuivatuksen jossakin vaiheessa, tekee mahdolliseksi aikaisemmasta poikkeavien ja yksinkertaisempienkin kalanterirakenteiden käytön.

15 Yleisimmin hyväksytty käsitys superkalanteroinnin vaikutuksesta käsiteltävään rainaan on se, että voimakkaampi kiilto syntyy siihen pintaan, joka on nipissä kovaa telaa vastassa. Kiillon ja sileyden syntymiseen vaikuttavat kuitenkin useat tekijät yhdessä esim. nippikuormi-tus, mahdollinen elastisen telan ja kovan telan pyörimisnopeuksien ero 20 sekä tärkeänä tekijänä elastisen pinnoitteen materiaali. Etenkin viimeksimainitun tekijän osalta kehitystyö jatkuu ja uudet ja/tai kehitteillä olevat pinnoitteet voivat antaa aiheen kalanterointiteorioiden tarkistamiseen.

25 Eräs ennestään tunnettu on-machine-kalantereihin eli konesuperkalante-reihin kuuluva ratkaisu on ns. soft-kalanteri. Tällainen kalanteri on esitetty esim. F1-patenttihakemuksessa 871871.

Soft-kalanteroinnlssa käytettävä lämpötila on korkeampi kuin superka-30 lanteroinnissa käytettävä. Lisäksi soft-kalanteroinnissa nippejä on yleensä vähemmän, tavallisesti kuitenkin vähintään kaksi. Soft-kalanteroinnissa käytettävän elastisen eli pehmeän telan telamateriaali on yleensä muovipohjainen. Soft-kalanteroinnissa aikaansaatava viivapaine on yleensä myöskin hieman matalampi kuin superkalanteroinnissa aikään-35 saatava.

4 81634

Soft-kalanteri liitetään yleensä suoraan paperikoneeseen tai se voi sijaita suoraan päällystyslaitteen perässä. Soft-kalanteria voidaan käyttää myös off-machine-laitteena.

5 Soft-kalanteroinnissa ongelmia on aiheuttanut pehmeiden telojen vaippa-pinnan paperiradan ulkopuolisen alueen liiallinen ylikuumeneminen lähellä telan päätyjä, mikä johtuu kuuman, yli 130°C:sen terästelan puristuksesta vasten pehmeän telan vaippapintaa, paperiradan ulkopuolisella alueella lähellä telan päätyjä, varsinkin kalanteroitaessa ohuita 10 paperilaatuj a.

Ennestään tunnetusti tätä ongelmaa on pyritty ratkaisemaan hiomalla pehmeän telan halkaisija pienemmäksi paperiradan ulkopuolisella alueella lähellä telan päätyjä. Tämä kaventaa ongelma-aluetta, mutta ei pois-15 ta ongelmaa kokonaan. Lisäksi ajettaessa erilevyisiä paperiratoja on hiottavan alueen laajuuden määrääminen ongelmallista.

Eräs toinen ennestään tunnettu ratkaisu tähän ongelmaan on paineilma-puhallus suuttimien avulla kohtisuoraan telan vaippapintaan. Tämän 20 menetelmän tehokkuus on vaatimaton ja aiheutuva melu on suuri. Lisäksi pehmeä tela kuluu voimakkaasti käytettäessä paineilmapuhallusta kohtisuoraan telan vaippapintaan. Lisäksi on ongelmaa pyritty ratkaisemaan käyttämällä matalapainepuhallusta. Tämän ratkaisun tehokkuus on kuitenkin osoittautunut heikoksi.

25

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite, joita käytettäessä soft-kalanterin pehmeiden telojen vaippapinnan ylikuumeneminen paperiradan ulkopuolisella alueella saadaan estettyä. Keksinnön tarkoituksena on luoda erityisesti sellainen ratkaisu, joka ei aseta 30 rajoituksia kalanteroitavan paperiradan leveydelle, eikä aiheuta meluongelmia.

Keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada tehokas soft-kalanterin pehmeiden telojen vaippapinnan jäähdytys paperiradan ulkopuolisella 35 alueella.

Il 5 81634

Keksinnön mukaiselle jäähdytysmenetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista, että menetelmässä puhalletaan sopivimmin huoneenlämpötilassa olevaa tai jäähdytettyä paineilmaa telan ja sen tuntumaan sijoitetun seinämän muodostamaan pitkänomaiseen välitilaan telan pyörimissuuntaan 5 nähden vastakkaiseen suuntaan ja että paineilmapuhallus suunnataan pitkin seinämää.

Keksinnön mukaiselle jäähdytyslaitteelle on pääasiallisesti tunnusomaista, että seinämä soft-kalenterin telan kanssa muodostaa pitkän-10 omaisen välitilan telan kehän pituudelle max. 90 %, lähelle telan päätyjä aksiaalisuunnassa pienelle osalle telan pituudesta.

Lisäksi keksinnön muita edullisia tunnuspiirteitä on esitetty patenttivaatimuksissa 2-4 ja 6-11.

15

Keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta käytettäessä saadaan soft-kalanterin pehmeiden telojen vaippapinnan liiallinen ylikuumeneminen paperiradan ulkopuolisilla alueilla lähellä telan päätyjä estetyksi. Lisäksi keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen tehokkuus on niin 20 hyvä, että ilmanpainetasoa voidaan alentaa. Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä aiheutuva melu on selvästi pienempi jo käytettäessä samaa, ennestään tunnettujen ratkaisujen käyttämää ilmanpainetasoa.

Käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta ei pehmeiden 25 telojen halkaisijaa lähellä telan päätyjä tarvitse hioa pienemmäksi, jolloin eri levyisten paperiratojen ajaminen ei aiheuta ongelmia.

Keksinnön mukaista laitetta käytettäessä ei tarvita erillisiä puhalti-mia, vaan voidaan käyttää hyväksi usein jo valmiina olevaa paineilma-30 verkostoa. Keksinnön mukaista laitetta käytettäessä ei myöskään tarvitse suorittaa erillistä paineilman suodatusta, koska paineilmaa ei suunnata kohti telan vaippapintaa.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta soft-kalanterin 35 pehmeiden telojen vaippapinnan jäähdyttämiseksi paperiradan ulkopuolisilla alueilla lähellä telan päätyjä selostetaan yksityiskohtaisemmin 6 81634 viitaten oheisen piirustuksen kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti soft-kalanteria ja siihen liitettyjä keksinnön mukaisia jäähdytyslaitteita, 5 kuvio 2 esittää yksityiskohtaisemmin, kaaviollisena keksinnön mukaista jäähdytyslaitetta, ja kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen laitteen paineilmasuuttimia.

10

Kuvion 1 mukaisesti soft-kalanteri 1 käsittää runko-osat 6 sekä kovat telat 2,3 ja pehmeät eli elastiset telat 4,5. Kova tela 2 ja pehmeä tela 4 muodostavat nipin Nx ja kova tela 3 ja pehmeä tela 5 muodostavat nipin N2. Nippien N2 ja N2 kautta johdetaan kalanteroitava paperiraina 15 R.

Soft-kalanterirakenteeseen 1 liitetään pehmeiden telojen 4,5 vaippa-pinnan paperiradan ulkopuolisten alueiden jäähdytyslaitteita 10 kunkin pehmeän telan 4,5 kummankin päädyn lähelle. Jäähdytyslaite 10 käsittää 20 paineilmasuuttimet 11 ja niihin liitetyn paineenalennusventtiilin 12, jolla voidaan säätää painetta. Paineenalennusventtiilin 12 kautta paineilmasuuttimet 11 on liitetty paineilmaverkostoon 13. Jäähdytyslaite-ratkaisuun 10 sisältyy myös seinämä 15 telan 4,5 vaippapinnan tuntumassa, joka on kiinnitetty soft-kalanterin runkoon 6 kiinnitysrungolla 25 16. Seinämän 15 avulla aikaansaadaan telan 4,5 vaipan läheisyyteen kiilamainen ja pitkänomainen välitila K.

Välitilan K pituus on maksimissaan n. 90 % telan 4,5 kehän pituudesta. Telan 4,5 kehälle on vaihtoehtoisesti mahdollista sijoittaa useita 30 erillisiä keksinnön kuvioissa esitetyn suoritusmuodon mukaisia jäähdytyslaitteita 10. Lisäksi on mahdollista sijoittaa yksi pitkä seinämä 15, joka maksimissaan muodostaa telan 4,5 kehäpintaa n. 90 %:sti peittävän välitilan K, jolloin seinämään 15 on tietyin välein sijoitettu suuttimia 11 paineilman puhaltamista varten. Vlitilan K pituus määräy-35 tyy sen mukaan, kuinka paljon lämpötilaa on laskettava/seinämän pituus, suuttimien 11 lukumäärä telan 4,5 aksiaalisuunnassa ja kehän suunnassa.

7 81634 Välitilan K leveys määräytyy paperiradan R ulkopuolisen alueen telan 4.5 aksiaalisuunnassa mukaan. Esim. välitilan K leveys aksiaalisuunnas-sa on 2-10 % telan 4,5 pituudesta, sopivimmin noin 5 %.

5

Paineilmasuuttimin 11 tapahtuva puhallus suoritetaan pehmeän telan 4,5 pyörimissuuntaa S vastaan seinämän 15 ja telan 4,5 muodostamaan välitilaan K. Välitilan K kiilamainen muoto edesauttaa oikean paineilma-virtauksen aikaansaamista. Paineilmalle saadaan kapeassa välitilassa K 10 suuri nopeus, jolloin tilannetta voidaan verrata pyörimisnopeuden kasvun aikaansaamaan entistä tehokkaampaan telan jäähtymiseen, koska paineilma puhalletaan telan 4,5 pyörimissuuntaan S nähden vastakkaiseen suuntaan. Lisäksi paineilmaan syntyvät turbulenssi-ilmiöt lisäävät jäähdytyksen tehoa. Paineilman paine määritetään käytettävän ajonopeu-15 den mukaan ja paine on sopivimmin 0-650 kPa. Paineilman lämpötila on kompressorin ottaman ilman lämpötilaa vastaava eli huoneenlämpötilaa tai jäähdytettyä ilmaa vastaava.

Paineilmapuhallus suunnataan pitkin seinämää 15, jolloin puhalluksen 20 aiheuttama pehmeän telan 4,5 kuluminen vähenee ja myöskin paineilman epäpuhtauksien poistamiselta vältytään, koska puhallus ei ole suunnattu kohti telan 4,5 vaippapintaa.

Laitteen 10 sisältämällä paineenalennusventtiilillä 12 hallitaan pai-25 neilman paineen lisäksi melutasoa.

Kuvion 2 mukaisesti jäähdytyslaitteen 10 sisältämä seinämä 15 on kiin-nitysrungon 16 välityksellä kiinnitettävissä soft-kalanterin 1 runkoon 6 (kuvio 1). Kiinnitysrunko 16 käsittää kiinnityslevyn 17 sekä siinä 30 olevan kiinnitysreiän 18, jonka välityksellä tavanomaisin kiinnitysvä-linein kiinnitetään seinämän 15 kiinnitysrunko 16 soft- kalenterin 1 runkoon 6. Paineilmasuuttimet 11 on asetettu seinämän 15 ja telan 4 väliin jäävän välitilan K tulopäähän KA. Paineilmasuuttimia 11 on rinnakkain useita kuvion 3 mukaisesti. Näitä suuttimia 11 käytetään ker-35 ralla niin monta kuin tarvitaan paperiradan ulkopuolelle jäävän telan 4.5 vaippapinnan jäähdyttämiseksi telan aksiaalisuunnassa. Seinämän 15 8 81634 muoto seuraa telan 4,5 muotoa sopivimmin siten, että seinämän 15 ja telan 4 välisen välitilan K tulopään KA rako on suurempi kuin lähtöpään KY rako, jolloin välitilan K muoto on kiilamainen. Välitilan K syvyys ra-diaalisuunnassa riippuu telan 4 halkaisijasta. Esim. välitilan K tulo-5 pään KA syvyys radiaalisuunnassa voi olla 10*30 mm, sopivimmin 20 mm ja lähtöpään Ky syvyys 1-9 mm, sopivimmin 5 mm, riippuen telan 4,5 halkai-sijasta.

Suutinten 11 välinen etäisyys on esim. 30*40 mm. Mikäli välitilan K pi-10 tuus vastaa noin 90 % telan 4,5 kehän pituudesta, käytetään esim. 3-4 riviä suuttimia.

Keksinnön mukaista soft-kalenterin 1 pehmeiden telojen 4,5 jäähdytys-laitetta 10 on edellä esitetyn sovellusesimerkin lisäksi mahdollista 15 käyttää mm. terästelan lämpötilaprofiilin hallintaan esim. paperin paksuusproflilla säädettäessä soft-, super- tai konekalanterilla.

Eräässä esimerkkitapauksessa jäähdytettäessä soft-kalenterin pehmeiden telojen vaippapintaa paperiradan ulkopuolisilla alueilla lähellä telo-20 jen päätyjä terästelan pintalämpötila oli 200°C ja pehmeän telan pinta-lämpötila ilman jäähdytyspuhallusta noin 140°C. Tällöin jäähdytystarve oli noin 40°C. Ajonopeudella 600 m/min 3 barin paine palneilmasuuttimis-sa aikaansai 50°C:n jäähdytyksen ja ajonopeudella 1100 m/min 6,5 barin paine aikaansai vastaavasti 50°C:n jäähdytyksen. Tässä käyttöesimerkissä 25 telojen halkaisijat olivat 710 mm, joustava tela, ja 1000 mm, teräste-la.

Edellä on keksintöä kuvattu vain erääseen sen edulliseen suoritusmuotoon viitaten, millä ei kuitenkaan haluta rajoittaa keksintöä, vaan 30 keksinnössä ovat monet muunnokset ja muunnelmat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (11)

1. Menetelmä kalenterin, erityisesti soft-kalenterin, telojen, sopivim-min pehmeiden telojen, vaippapinnan, etenkin paperiradan ulkopuolisilla 5 alueilla lähellä telojen (A,5) päätyjä, jäähdyttämiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä puhalletaan sopivimmin huoneenlämpötilassa olevaa tai jäähdytettyä paineilmaa telan (4,5) ja sen tuntumaan sijoitetun seinämän (15) muodostamaan pitkänomaiseen välitilaan (K), telan (4,5) pyörimissuuntaan (S) nähden vastakkaiseen suuntaan ja 10 että paineilmapuhallus suunnataan pitkin seinämää (15).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä on sovellettavissa telojen lämpötilaprofiilin hallintaan paperin paksuusprofiilia säädettäessä. 15

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että paineilman paine asetetaan käytettävän ajonopeuden mukaan, sopivimmin 0-650 kPa:iin.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paineilman painetta säädetään sinänsä tunnetusti paineen-alennusventtiilillä (12) tai vastaavalla.

5. Laite kalenterin, erityisesti soft-kalanterin telojen, sopivimmin 25 pehmeiden telojen, vaippapinnan, etenkin paperiradan ulkopuolisilla alueilla lähellä telojen (4,5) päätyjä, jäähdyttämiseksi, joka laite käsittää aksiaalisuunnassa useita rinnakkaisia paineilmasuuttimia (11) ja telaa (4,5) muodoltaan myötäilevän seinämän (15), tunnettu siitä, että seinämä (15) soft-kalanterin (1) telan (4,5) kanssa muo-30 dostaa pitkänomaisen välitilan (K) telan (4,5) kehän pituudelle max. 90 %, lähelle telan (4,5) päätyjä aksiaalisuunnassa pienelle osalle telan (4,5) pituudesta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että 35 paineilmasuuttimet (11) on paineenalennusventtiilien (12) välityksellä liitetty paineilmaverkostoon (13) tai vastaavaan. 10 81 634

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että seinämä (15) on kiinnitysrungon (16) välityksellä liitetty soft-kalanterin (1) runkoon (6). 5

8. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että seinämän (15) ja telan (4,5) muodostaman välitilan (K) muoto on kiilamainen siten, että lähtöpään (KY) syvyys radiaalisuunnassa on pienempi kuin välitilan (K) tulopään (KA) syvyys radiaalisuunnassa. 10

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että välitilan (K) syvyys radiaalisuunnassa on tulopäässä (KA) 10-30 mm, sopivimmin 20 mm ja lähtöpäässä (KY) 1-9 mm, sopivimmin 5 mm.

9 81634

10. Jonkin patenttivaatimuksen 5-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että välitilan (K) leveys telan (4,5) aksiaalisuunnassa on 2-10 %, telan (4,5) pituudesta, sopivimmin 5 %.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 5-10 mukainen laite, tunnettu 20 siitä, että paineilmasuuttimia (11) on sopivimmin useita rinnakkain telan (4,5) pituussuunnassa siten, että paineilmapuhallus saadaan aikaan telan (4,5) vaippapintaa paperiradan ulkopuolisia alueita vastaavalle alueelle. 25 l! 11 81634